CN115077689B - 八通道可定位的强对流天气监测预警装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置，包括八通道检测主机以及八路次声波气路输入口；所述八通道检测主机包括八路次声波传感器、八路信号放大器，八路ADC转换器和CPU；八路次声波气路输入口分别通过管长相同的八个气管密封连接至八路次声波传感器，从而将途经八路次声波气路输入口的八个通道的次声波信号传递到八路次声波传感器，八路信号放大器将八路次声波传感器接收到的次声波信号的幅度分别进行放大，得到幅度放大后的次声波信号，八路ADC转换器将每路幅度放大后的次声波信号进行模数转换，从而将模拟信号转换为数字信号，CPU读取八路ADC转换器输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息。

Description

八通道可定位的强对流天气监测预警装置及方法

技术领域

本发明涉及强对流天气预警技术领域，尤其涉及一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置及方法。

背景技术

灾害性天气往往表现出强度大、破坏性强、分布广、发展演变快、破坏力大的自然特征，引起广泛关注。快速有效地应对大风、强降水、山洪等灾害性天气事件，对减少人民群众生命财产安全威胁具有重要意义。预报这些突发性灾害天气系统的关键是及时观测，具有较高的空间分辨率，是态势感知和预报的基础。

科学家研究强对流天气生消机理时发现，产生龙卷风、雷暴等风暴系统在其发生前1-3小时会发出低频声音，频率通常在0.5至20赫兹的“次声波”范围内，这种次声波人耳无法听到。因为次声波不容易衰减，可以传递到数百公里以外，可通过仪器装置检测到这种次声波。

现代气象科学研究表明，由于上升气流进入稳定的气穴，向上的气流在气穴中产生连锁反应，从而引起大气层中云层的变化，改变云层的动态结构，使云层出现低频率的摆动波纹，从而形成云的重力波。比如有雷暴大风、冰雹或者龙卷风将要发生时，上升气流在空气中的漩涡中发生改变，致使云的流体结构随之改变，当这种变化在垂直梯度上不断的变化和累积，最终产生云的重力波。这种云的重力波以很低的频率交替变化，基本上接近次声波的频率范围，从而引起大气中的次声波。

本发明人在实施本发明时发现，次声波与流场特性具有关联性，由于接近次声波频率的震动可以传输很远的距离，所以当强对流天气过程将要发生的时候，我们在很远距离就可以检测到这种变化。因此，我们可以通过某种特殊的装置测量这种次声波，分析和提取它的特征，进而分析并预测龙卷风等灾害性天气可能即将发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置及方法，其能够有效解决现有技术中所存在的上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明的一实施例提供了一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置，包括八通道检测主机以及八路次声波气路输入口；所述八通道检测主机包括八路次声波传感器、八路信号放大器，八路ADC转换器和CPU；

所述八路次声波气路输入口位于以所述八通道检测主机为中心的八个方位上，所述八路次声波气路输入口分别通过管长相同的八个气管密封连接至所述八路次声波传感器，从而将途经所述八路次声波气路输入口的八个通道的次声波信号传递到所述八路次声波传感器，所述八路信号放大器与所述八路次声波传感器一一对应连接，用于将所述八路次声波传感器接收到的次声波信号的幅度分别进行放大，得到幅度放大后的次声波信号，所述八路ADC转换器与所述八路信号放大器一一对应连接，用于将每路所述幅度放大后的次声波信号进行模数转换，从而将模拟信号转换为数字信号，所述CPU用于读取所述八路ADC转换器输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息；

其中，所述CPU连接所述八路次声波传感器以发出控制命令，使所述八路次声波传感器以预设的采集周期同步采集以获得同一时刻的八个方向的次声波信息的振幅；

所述CPU用于读取所述八路ADC转换器输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息具体包括：所述CPU还用于以预设的数据处理周期对所形成的每一通道所述数字信号的次声波都进行滑动连续时序N小时数据的快速傅里叶变换，从而将次声波信息从时域变为频域进行分析，得到每个通道的N小时的有次声波和没有次声波信号的振幅、周期及变换规律的特征，进而判断出发生强对流天气的方向；N≥3；

所述CPU还用于将通过快速傅里叶变换所得到的数据进行计算，计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻，从而判断出发生强对流天气的时间。

较佳地，所述八通道检测主机安装在恒温腔室中，所述恒温腔室保持在20°～25°之间。

较佳地，所述八路次声波气路输入口以所述八通道检测主机为中心的八个方位分别为东、南、西、北、东南、西南、西北和东北。

较佳地，所述八路次声波气路输入口分别包括与所述气管连接的喇叭口，每一所述喇叭口安装在百叶箱里中，每一所述喇叭口的开口朝向其所在方位的方向；每一所述喇叭口的高度相同，高度为1.0m～3.0m。

较佳地，每一所述气管的管长为5m以上。

较佳地，所述八通道检测主机还包括分别与所述CPU连接的通信接口和电源；所述八通道检测主机通过所述通信接口与外部设备连接以实现信息交互，所述八通道检测主机通过所述电源供电。

较佳地，所述采集周期为1秒；所述数据处理周期为1分钟。

较佳地，所述CPU通过快速傅里叶变换所得到的数据进行计算后，以计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻为开始时刻，一直到震荡周期小于150分钟并且振幅小于25Pa的时刻为结束时刻，从而判断出发生强对流天气的时间长度。

较佳地，所述CPU还用于以预设的数据处理周期对所形成的每一通道所述数字信号的次声波都进行滑动连续时序N小时数据的快速傅里叶变换，从而将次声波信息从时域变为频域进行分析具体包括：所述CPU每1分钟对数据处理一次，每次对每一个通道的数字信号的次声波数据进行滑动连续时序3小时数据做快速傅里叶变换，得到该通道的频域特征，并画出相应的时间-振幅-周期图像；其中，以傅里叶变换的结果中的第一个频率的倒数作为每个时间-振幅-周期图像的周期。

本发明另一实施例对应提供一种八通道可定位的强对流天气监测预警方法，适用于如上任一实施例所述的八通道可定位的强对流天气监测预警装置中；所述八通道可定位的强对流天气监测预警方法包括步骤：

S1、通过CPU向八路次声波传感器发出控制命令，从而控制所述八路次声波传感器以预设的采集周期同步采集以获得同一时刻的八个方向的次声波信息的振幅；

S2、将所述八路次声波传感器接收到的八个通道的次声波信号通过八路信号放大器分别进行放大，得到八路幅度放大后的次声波信号；

S3、将所述八路幅度放大后的次声波信号分别通过八路ADC转换器进行模数转换，从而将模拟信号转换为数字信号；

S4、通过所述CPU读取所述八路ADC转换器输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息，包括：

以预设的数据处理周期对所形成的每一通道所述数字信号的次声波都进行滑动连续时序N小时数据的快速傅里叶变换，从而将次声波信息从时域变为频域进行分析，得到每个通道的N小时的有次声波和没有次声波信号的振幅、周期及变换规律的特征，进而判断出发生强对流天气的方向，N≥3；及

将通过快速傅里叶变换所得到的数据进行计算，计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻，从而判断出发生强对流天气的时间。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置及方法，通过CPU向八路次声波传感器发出控制命令，从而控制所述八路次声波传感器以预设的采集周期同步采集以获得同一时刻的八个方向的次声波信息的振幅，将所述八路次声波传感器接收到的八个通道的次声波信号通过八路信号放大器分别进行放大，得到八路幅度放大后的次声波信号；将所述八路幅度放大后的次声波信号分别通过八路ADC转换器进行模数转换，从而将模拟信号转换为数字信号；然后通过所述CPU读取所述八路ADC转换器输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息，包括：以预设的数据处理周期对所形成的每一通道所述数字信号的次声波都进行滑动连续时序N小时数据的快速傅里叶变换，从而将次声波信息从时域变为频域进行分析，得到每个通道的N小时的有次声波和没有次声波信号的振幅、周期及变换规律的特征，进而判断出发生强对流天气的方向，N≥3；及将通过快速傅里叶变换所得到的数据进行计算，计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻，从而判断出发生强对流天气的时间，从而能够通过简单结构的装置在一定程度上监测以判断龙卷风、雷暴等强对流发生的时间和方向，为提前预警强对流天气提供技术支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置的八路次声波气路输入口与八通道检测主机连接的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置的次声波气路输入口的结构示意图；

图4是采用本发明实施例提供的一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置得到的一个时间-振幅-周期图像的示意图。

图5是本发明实施例提供的一种八通道可定位的强对流天气监测预警方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二“仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图1，本发明实施例提供了一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置，包括八通道检测主机1以及八路次声波气路输入口2。

所述八通道检测主机1包括八路次声波传感器11、八路信号放大器12，八路ADC转换器13、CPU14、通信接口15和电源16。

结合图1和图2，所述八路次声波气路输入口2位于以所述八通道检测主机1为中心的八个方位上。具体的，所述八路次声波气路输入口2包括次声波气路输入口a、次声波气路输入口b、次声波气路输入口c、次声波气路输入口d、次声波气路输入口e、次声波气路输入口f、次声波气路输入口g和次声波气路输入口h共八个输入口，该八个输入口以所述八通道检测主机1为中心，对应布设在东西南北8个方位，即东(E)、南(S)、西(W)、北(N)、东南(SE)、西南(SW)、西北(NW)和东北(NE)。

其中，所述次声波气路输入口a、次声波气路输入口b、次声波气路输入口c、次声波气路输入口d、次声波气路输入口e、次声波气路输入口f、次声波气路输入口g和次声波气路输入口h的结构相同。下面，以次声波气路输入口a为例，对其具体结构进行详细说明。

如图3所示，每一个所述次声波气路输入口包括喇叭口21，每一所述喇叭口21安装在百叶箱里22中，每一所述喇叭口21的开口朝向其所在方位的方向，例如，次声波气路输入口a的喇叭口21的开口朝向为北(N)。每一所述喇叭口21的高度H相同，高度H为1.0m～3.0m。每一所述喇叭口21与其开口朝向相反的另一端与一个气管23密封连接，每一所述气管23的管长相同，且为5m以上。每个次声波气路输入口通过一个气管23密封连接至八通道检测主机1的八路次声波传感器12中的一个次声波传感器。这样，通过每一所述喇叭口21的开口接收的次声波信号能够通过对应的气管23有效传递至八通道检测主机1的八路次声波传感器12。

继续返回参考图1，所述八路次声波气路输入口2分别通过管长相同的八个气管23密封连接至所述八通道检测主机1的八路次声波传感器11(一一对应密封连接)，从而将途经所述八路次声波气路输入口2的八个通道的次声波信号分别传递到所述八路次声波传感器11，所述八路信号放大器12与所述八路次声波传感器11一一对应连接，用于将所述八路次声波传感器11接收到的次声波信号的幅度分别进行放大，得到幅度放大后的次声波信号，所述八路ADC转换器13与所述八路信号放大器12一一对应连接，用于将每路所述幅度放大后的次声波信号进行模数转换，从而将模拟信号转换为数字信号，所述CPU14用于读取所述八路ADC转换器13输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息。所述八通道检测主机1通过所述通信接口15与外部设备连接以实现信息交互，所述八通道检测主机通过所述电源16供电。

其中，次声波传感器11是压力型精密传感器件，能够拾取气路传递来的次声波引起空气压强的变化，次声波的变化属于正弦波，精密传感器把次声波信号监测出来。由于信号很微弱，一般只有1Pa—50Pa左右，所以需要送到信号放大器12进行放大，放大到恰当的幅度以后，再送到ADC转换器13，把超声波模拟信号转换为数字信号。CPU14通过SPI总线读取ADC转换器13输出的数字信号进行处理形成次声波信息。

其中，所述CPU14连接所述八路次声波传感器11以发出控制命令，使所述八路次声波传感器11以预设的采集周期(例如，1秒)同步采集以获得同一时刻的八个方向的次声波信息的振幅。

进一步的，所述CPU14用于读取所述八路ADC转换器13输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息具体包括：所述CPU14还用于以预设的数据处理周期(例如，1分钟)对所形成的每一通道所述数字信号的次声波都进行滑动连续时序N小时数据的快速傅里叶变换，从而将次声波信息从时域变为频域进行分析，得到每个通道的N小时的有次声波和没有次声波信号的振幅、周期及变换规律的特征，进而判断出发生强对流天气的方向，N≥3。具体的，所述CPU每1分钟对数据处理一次，每次对每一个通道的数字信号的次声波数据进行滑动连续时序3小时数据做快速傅里叶变换，得到该通道的频域特征，并画出相应的时间-振幅-周期图像；其中，以傅里叶变换的结果中的第一个频率的倒数作为每个时间-振幅-周期图像的周期。另外，所述CPU还用于将通过快速傅里叶变换所得到的数据进行计算，计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻，从而判断出发生强对流天气的时间。具体的，以计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻为开始时刻，一直到震荡周期小于150分钟并且振幅小于25Pa的时刻为结束时刻，从而判断出发生强对流天气的时间长度。

具体实施时，通过CPU14向八路次声波传感器11发出控制命令，从而控制所述八路次声波传感器11以预设的采集周期同步采集以获得同一时刻的八个方向的次声波信息的振幅；将所述八路次声波传感器11接收到的八个通道的次声波信号通过八路信号放大器12分别进行放大，得到幅度放大后的次声波信号；将所述八路幅度放大后的次声波信号分别通过八路ADC转换器13进行模数转换，从而将模拟信号转换为数字信号；然后通过所述CPU14读取所述八路ADC转换器13输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息。

为了实现方向定位，CPU定时发出控制命令，通过控制电路对8路信号实现同步测量和采集，获得同一时刻的各个方向的次声波信息的振幅。次声波在空气中传播速度一般为340米/秒，如果8个气路输入口中次声波来向和去向的两个相对离开10米以上，假如次声波频率为1Hz，那么次声波传播经过相隔最远的两个气路输入口的时间差大约29毫秒，那么在同一时刻检测到次声波的振幅是不一样的，通过这个振幅差异来判断次声波主要来向。以每1秒钟时间间隔连续采集8路信号，得到一个比较长时序的数值，通过傅里叶变换，把次声波信号从时域变为频域进行分析，得到某个时域段的有次声波和没有次声波信号的振幅、周期及变换规律等特征，进而判断什么方向的远方发生强对流天气。

实时采集秒级次声波变化的观测数据，每1分钟对数据处理一次，每次对每一个通道次声波压强数据都进行滑动连续时序3小时数据做快速傅里叶变换(FFT)，得到该通道的频域特征，画出相应的时间-振幅-周期图像。傅里叶变换的结果中第一个频率更能够反映次声波频域特征，所以使用第一个频率作为时间-振幅-周期图像的周期(周期等于频率的倒数)，如图4所示。以每1秒钟时间间隔连续采集8路次声波信号，得到一个比较长时序的数值，通过傅里叶变换，把次声波信号从时域变为频域进行分析，得到某个时域段的有次声波和没有次声波信号的振幅、周期及变换规律等特征，进而判断什么方向的远方发生强对流天气。

另外，通过快速傅里叶变换得到的数据进行计算，计算出震荡周期大约150分钟-300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻，一般情况下，大概率可以判断测站周边有强对流天气发生。一直到震荡周期小于150分钟并且振幅小于25Pa的结束时刻，这样的演变意味着强对流单体结束，这种方法就可以预警龙卷风、雷暴、大风等强对流天气即将发生。为了提高判断强对流发生的概率，结合X波段双极化相控阵雷达、自动气象站、闪电定位仪等背景场，可以增强对强对流天气的预警准确率。

可见，本发明实施例提供的一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置，通过CPU14向八路次声波传感器11发出控制命令，从而控制所述八路次声波传感器11以预设的采集周期同步采集以获得同一时刻的八个方向的次声波信息的振幅，将所述八路次声波传感器11接收到的八个通道的次声波信号通过八路信号放大器12分别进行放大，得到八路幅度放大后的次声波信号；将所述八路幅度放大后的次声波信号分别通过八路ADC转换器13进行模数转换，从而将模拟信号转换为数字信号；然后通过所述CPU14读取所述八路ADC转换器13输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息，包括：以预设的数据处理周期对所形成的每一通道所述数字信号的次声波都进行滑动连续时序N小时数据的快速傅里叶变换，从而将次声波信息从时域变为频域进行分析，得到每个通道的N小时的有次声波和没有次声波信号的振幅、周期及变换规律的特征，进而判断出发生强对流天气的方向，N≥3；及将通过快速傅里叶变换所得到的数据进行计算，计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻，从而判断出发生强对流天气的时间，从而能够通过简单结构的装置在一定程度上监测以判断龙卷风、雷暴等强对流发生的时间和方向，结合气象雷达等设备，可以比较准确判断龙卷风发生的位置和距离，为提前预警强对流天气提供技术支撑。

参考图5，是本发明实施例提供的一种八通道可定位的强对流天气监测预警方法的流程示意图。该实施例提供的八通道可定位的强对流天气监测预警方法，适用于如上任一实施例所述的八通道可定位的强对流天气监测预警装置中；其中，所述八通道可定位的强对流天气监测预警方法包括步骤：

S1、通过CPU向八路次声波传感器发出控制命令，从而控制所述八路次声波传感器以预设的采集周期同步采集以获得同一时刻的八个方向的次声波信息的振幅；

S2、将所述八路次声波传感器接收到的八个通道的次声波信号通过八路信号放大器分别进行放大，得到八路幅度放大后的次声波信号；

S3、将所述八路幅度放大后的次声波信号分别通过八路ADC转换器进行模数转换，从而将模拟信号转换为数字信号；

S4、通过所述CPU读取所述八路ADC转换器输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息，包括：

以预设的数据处理周期对所形成的每一通道所述数字信号的次声波都进行滑动连续时序N小时数据的快速傅里叶变换，从而将次声波信息从时域变为频域进行分析，得到每个通道的N小时的有次声波和没有次声波信号的振幅、周期及变换规律的特征，进而判断出发生强对流天气的方向，N≥3；及

将通过快速傅里叶变换所得到的数据进行计算，计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻，从而判断出发生强对流天气的时间。

其中，所述CPU还用于以预设的数据处理周期对所形成的每一通道所述数字信号的次声波都进行滑动连续时序N小时数据的快速傅里叶变换，从而将次声波信息从时域变为频域进行分析具体包括：所述CPU每1分钟对数据处理一次，每次对每一个通道的数字信号的次声波数据进行滑动连续时序3小时数据做快速傅里叶变换，得到该通道的频域特征，并画出相应的时间-振幅-周期图像；其中，以傅里叶变换的结果中的第一个频率的倒数作为每个时间-振幅-周期图像的周期。

所述CPU通过快速傅里叶变换所得到的数据进行计算后，以计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻为开始时刻，一直到震荡周期小于150分钟并且振幅小于25Pa的时刻为结束时刻，从而判断出发生强对流天气的时间长度。

可以理解的，在发明实施例提供的八通道可定位的强对流天气监测预警方法适用于如上任一实施例所述的八通道可定位的强对流天气监测预警装置中，所述八通道可定位的强对流天气监测预警装置的详细结构可以参考前面相关描述，在此不再赘述。

以上所揭露的仅为本发明一些较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种八通道可定位的强对流天气监测预警装置，其特征在于，包括八通道检测主机以及八路次声波气路输入口；所述八通道检测主机包括八路次声波传感器、八路信号放大器，八路ADC转换器和CPU；

所述八路次声波气路输入口位于以所述八通道检测主机为中心的八个方位上，所述八路次声波气路输入口分别通过管长相同的八个气管密封连接至所述八路次声波传感器，从而将途经所述八路次声波气路输入口的八个通道的次声波信号传递到所述八路次声波传感器，所述八路信号放大器与所述八路次声波传感器一一对应连接，用于将所述八路次声波传感器接收到的次声波信号的幅度分别进行放大，得到幅度放大后的次声波信号，所述八路ADC转换器与所述八路信号放大器一一对应连接，用于将每路所述幅度放大后的次声波信号进行模数转换，从而将模拟信号转换为数字信号，所述CPU用于读取所述八路ADC转换器输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息；

其中，所述CPU连接所述八路次声波传感器以发出控制命令，使所述八路次声波传感器以预设的采集周期同步采集以获得同一时刻的八个方向的次声波信息的振幅；

所述CPU用于读取所述八路ADC转换器输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息具体包括：所述CPU还用于以预设的数据处理周期对所形成的每一通道所述数字信号的次声波都进行滑动连续时序N小时数据的快速傅里叶变换，从而将次声波信息从时域变为频域进行分析，得到每个通道的N小时的有次声波和没有次声波信号的振幅、周期及变换规律的特征，进而判断出发生强对流天气的方向；N≥3；

所述CPU还用于将通过快速傅里叶变换所得到的数据进行计算，计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻，从而判断出发生强对流天气的时间；

所述CPU通过快速傅里叶变换所得到的数据进行计算后，以计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻为开始时刻，一直到震荡周期小于150分钟并且振幅小于25Pa的时刻为结束时刻，从而判断出发生强对流天气的时间长度；

所述CPU还用于以预设的数据处理周期对所形成的每一通道所述数字信号的次声波都进行滑动连续时序N小时数据的快速傅里叶变换，从而将次声波信息从时域变为频域进行分析具体包括：所述CPU每1分钟对数据处理一次，每次对每一个通道的数字信号的次声波数据进行滑动连续时序3小时数据做快速傅里叶变换，得到该通道的频域特征，并画出相应的时间-振幅-周期图像；其中，以傅里叶变换的结果中的第一个频率的倒数作为每个时间-振幅-周期图像的周期。

2.根据权利要求1所述的八通道可定位的强对流天气监测预警装置，其特征在于，所述八通道检测主机安装在恒温腔室中，所述恒温腔室保持在20°～25°之间。

3.根据权利要求1所述的八通道可定位的强对流天气监测预警装置，其特征在于，所述八路次声波气路输入口以所述八通道检测主机为中心的八个方位分别为东、南、西、北、东南、西南、西北和东北。

4.根据权利要求3所述的八通道可定位的强对流天气监测预警装置，其特征在于，所述八路次声波气路输入口分别包括与所述气管连接的喇叭口，每一所述喇叭口安装在百叶箱里中，每一所述喇叭口的开口朝向其所在方位的方向；每一所述喇叭口的高度相同，高度为1.0m～3.0m。

5.根据权利要求4所述的八通道可定位的强对流天气监测预警装置，其特征在于，每一所述气管的管长为5m以上。

6.根据权利要求1所述的八通道可定位的强对流天气监测预警装置，其特征在于，所述八通道检测主机还包括分别与所述CPU连接的通信接口和电源；所述八通道检测主机通过所述通信接口与外部设备连接以实现信息交互，所述八通道检测主机通过所述电源供电。

7.根据权利要求1所述的八通道可定位的强对流天气监测预警装置，其特征在于，所述采集周期为1秒；所述数据处理周期为1分钟。

8.一种八通道可定位的强对流天气监测预警方法，适用于如权利要求1～7任一项所述的八通道可定位的强对流天气监测预警装置中；其特征在于，所述八通道可定位的强对流天气监测预警方法包括步骤：

S1、通过CPU向八路次声波传感器发出控制命令，从而控制所述八路次声波传感器以预设的采集周期同步采集以获得同一时刻的八个方向的次声波信息的振幅；

S2、将所述八路次声波传感器接收到的八个通道的次声波信号通过八路信号放大器分别进行放大，得到八路幅度放大后的次声波信号；

S3、将所述八路幅度放大后的次声波信号分别通过八路ADC转换器进行模数转换，从而将模拟信号转换为数字信号；

S4、通过所述CPU读取所述八路ADC转换器输出的八个通道的数字信号并进行处理以形成次声波信息，包括：

以预设的数据处理周期对所形成的每一通道所述数字信号的次声波都进行滑动连续时序N小时数据的快速傅里叶变换，从而将次声波信息从时域变为频域进行分析，得到每个通道的N小时的有次声波和没有次声波信号的振幅、周期及变换规律的特征，进而判断出发生强对流天气的方向，N≥3；及

将通过快速傅里叶变换所得到的数据进行计算，计算出震荡周期为150分钟～300分钟的第一频率点并且振幅大于25Pa出现的时刻，从而判断出发生强对流天气的时间。

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